JP4234054B2 - 充電器ホルダ - Google Patents

Description

本発明は充電器ホルダに関し、特に携帯型無線機の電池を充電するための充電器ホルダに関する。

従来の携帯電話機のような携帯型無線機（以下単に無線機と呼ぶ）において、電源として充電式電池（以下単に電池と呼ぶ）が用いられており、複数の素電池（セル）からなる電池をプラスティック等のケースに一体に納めた電池パックを無線機に装着して使用している。電池を充電するために電池パックと充電器を接続する方法として、電池パックが装着された状態の無線機の一部と嵌合し、無線機若しくは電池パックと電気的接続を確保する充電器ホルダ（充電台）を設ける方法（方法Ａ）、或いは無線機から取り外された電池パックと嵌合する充電器ホルダによる方法（方法Ｂ）が知られる。
また、携帯用無線電話機を装着し充放電するためのポケットを２つ備えた充電器が知られる（例えば、特許文献１参照。）。
また、ポータブルデータコレクションターミナル用の充電／通信クレードルであって、ターミナルとそのスペアバッテリの両方を同時に装着可能で、ターミナルとスペアバッテリとを交互に充電するものが知られる（例えば、非特許文献１参照。）。
また、メモリ効果を有する電池において、電池を十分に放電させてから充電を行うことにより充電容量を回復できる充電器が知られる（例えば、特許文献２参照。）。

意匠登録第１１１２２７７号公報 特開平８−３３２２１号公報 http://www.unitech-japan.co.jp/support/pdf/pt016.pdf

特に防爆仕様の無線機においてはリチウムよりも化学的に安定なニッケルを電極材とするニッケル水素電池がよく用いられるが、ニッケル水素電池にはメモリ効果が存在するため、充電のみ行う非特許文献１のようなクレードルでは、使用しているうちに見かけの電池容量が減ってしまうという問題があった。また、電池を充電する前に残っている電荷を放電する場合、放電中及び放電直後は電池残量がほとんど０の状態になるので、特許文献１のような従来の充電器では１台が充電中のときでも利用可能状態にある無線機を確保するために、無線機を２台組にして用意することを前提としており、無線機の稼働率が悪いという問題があった。

また、単に前記方法Ａの充電器と方法Ｂの充電器を別個に用意すると、充電器の製造コストが増大する他、設置や取扱いも煩雑になるという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたもので、無線機の稼働率を高める安価な充電器ホルダを提供することを目的とする。

本発明の充電器ホルダは、充電用電極と放電用電極とを略垂直な関係にある面に夫々設けた電池パックと、前記放電用電極を備えた面において接触するとともに前記充電用電極を包囲しないように前記電池パックを装着し、前記放電用電極から電力を供給されて動作する無線機と、を装着して充電する充電器ホルダであって、前記電池パックが装着された状態の前記無線機を装着して充電を行う第１のポケットと、前記電池パックを装着して放電及び充電を行う第２のポケットと、前記第１のポケットから突出し、前記充電用電極と電気的接続を確保する金属製の第１の接触子と、前記第２のポケットから突出し、前記充電用電極と電気的接続を確保する金属製の第２の接触子と、前記第２のポケットから突出し、前記放電用電極と電気的接続を確保する金属製の第３の接触子と、設置面に略水平に固定され、前記第１の接触子と前記第２の接触子を実装する主基板と、前記メイン基板に略垂直に接続され、前記第３の接触子を実装する副基板と、（前記第１のポケットに装着された前記無線機を支持するカバー（上ケース１１）と、前記第２のポケットに装着された前記電池パックを支持するホルダと、）を備え、前記第１乃至第３の接触子に同一形状の部材を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、互いに略垂直な関係にある電池パック側の充電用電極と放電用電極と対応するように、互いに略垂直な関係にあるメイン基板とサブ基板とに接触子を設けたので、電極と接触子との位置関係を同じにでき、接触子に同一の部材を用いることができる。それにより製造コストを削減することができる。

図１３のように、充電器ホルダ１１は、無線機を装着して電池の充電を行う無線機用ポケットと、電池パックを装着して電池の充電及び放電を行う電池パック用ポケットとを有する。

充電器ホルダ１１の使用例として、無線機を工場運転員の連絡用として使用する場合を説明する。ユーザは無線機を１台と電池パックを２個（ＡとＢ）をセットにして用意する。運転員は一日の終わりに、前日電池パック用ポケットに装着しておいた電池パックＡを現在無線機に装着されている電池パックＢと交換し、電池パックＢは電池パック用ポケットに装着し、無線機は無線機用ポケットに装着する。電池パックＢは２４時間以内に放電及び満充電される。無線機は電池の自己放電或いは無線機の待ち受け電力を補うようにトリクル或いはフロート充電されるので満充電状態を保つ。
あるいは別の例として、メモリ効果リフレッシュのための電池パックＡとＢの交換は隔日もしくは週末のみとし、交換しない日は単に非携帯時（夜間）に無線機用ポケットに装着するようにしてもよい。充電方法は無線機用ポケット、電池パック用ポケットともに同じで、ニッケル水素電池を用いる場合は基本的に定電流充電とし、充電電圧Ｖの時間微分が０になる（つまりＶのピーク）のを検知するか、或いは電池温度Ｔの時間微分が閾値を超えるのを検知して充電を終了する。

図１は、本実施例における充電器ホルダ１の中央横断面図であり、無線機２及び電池パック３が夫々ポケットに装着された状態を示している。図２は上ケース１１を取り外した状態の充電器ホルダ１の上面図、図３は上ケース１１を取り外した状態の充電器ホルダ１の左側面図である。図１において、充電器ホルダ１は略水平面に設置して使用する。充電器ホルダ１は上面が上ケース１１で構成されており、上ケース１１に２個設けられたポケットを構成する穴から夫々無線機２及び電池パック３が斜め上方から挿入されると、嵌合により無線機２及び電池パック３を夫々保持する。２つのポケットは充電器ホルダ１の正面から見て前後に配置され、前が無線機２用、後ろが電池パック３用となっており、無線機２や電池パック３は装着状態には後方にやや傾斜するように係止される。充電器ホルダ１の後側（背面）にはＡＣアダプタのような電源を接続するコネクタを有する。
図３において、１２は下ケース、１３はメイン基板、１４はサブ基板、１５ａ及びｂは充電用ホルダ、１６はコネクタ、１７は放電用ホルダ、１８ａ、ｂ及びｃは接触子である。
下ケース１２はプラスティク製であり、上ケース１１のビス止め用穴にねじ込まれたビスにより、上ケース１１と貼り合されるようにねじ止めされ、それによりメイン基板１３は上ケース１１と下ケース１２に挟まれて固定される。
メイン基板１３は、充電ホルダ１５等の他、充電に必要な回路部品を主に実装する。メイン基板１３はその周縁部に切り込み、中央部にビス止め用貫通穴が設けられ、それらが上ケース１１若しくは下ケース１２と嵌合して位置決めされる。
サブ基板１４は、主に放電用回路の電子部品を実装する。またサブ基板１４は、メイン基板１３上にコネクタ１６を介してメイン基板１３と略垂直に実装される。コネクタ１６はメイン基板１３とサブ基板１４との間の電気的接続を行うだけでなく、メイン基板１３とサブ基板１４とを略垂直に固定する。
充電ホルダ１５ａ及びｂは、メイン基板１３に実装され、横一列に複数個並んだ接触子１８ａ及びｂを両側から挟むように支持して絶縁確保し、接触子１８ａ及びｂを上下方向に弾性変形可能にしつつ位置ズレを防止する。充電ホルダ１５ａ及びｂは、装着状態の電池パック３の底面付近を支持し、充電ホルダ１５ａ及びｂから突出した接触子の先端と電池パックの充電電極との電気的接触を確保する他、本実施例の特徴として電池パック３の側面と嵌合する突起を備え、無線機２や電池パック３の脱落を防止するようになっている。
放電ホルダ１７は、サブ基板１４に嵌合により結合され、充電ホルダ１５同様に複数の接触子１８ｃを絶縁を確保しつつ弾性変形可能なように収納し、穴から接触子の先端のみを突出させるカバーの役目をする。また放電ホルダ１７は、充電ホルダ１５ｂに被るように係合する枠部により充電ホルダ１５ｂと位置決めされ、放電ホルダ１７が装着状態の電池パック３の前面を支持することで、充電ホルダ１５ｂと協働して、電池パック３を支持する。
接触子１８ａ、ｂ及びｃは、表面に金めっき処理を施された燐青銅製の電極で、メイン
基板１３若しくはサブ基板１４にはんだ付けされる。

図４及び図５は、充電ホルダ１５の斜視（モデリング）図である。充電ホルダ１５ａ、ｂは同一の部品であり、無線機２及び電池パックは３は充電器ホルダ１底面からほぼ等しい高さに支持される。図４において、スリット部１５１は接触子の位置ズレ防止及びメイン基板との接合面として機能する。爪部１５２はメイン基板１３に穿設された方形の穴に挿入されることで、充電ホルダ１５をメイン基板１３に掛止する。ダボ１５３は基板に穿設された円形の穴に挿入されることで、メイン基板１３との位置決めを行うと共に、電池パック３の荷重を下ケース１２に逃がしてメイン基板１３が撓むのを防止する。半円突起部１５４は、電池パックが装着されたときに電池パック側面に設けられた半円くぼみ部３１と嵌合して、電池パック３との位置決めを行う。リブ１５５は装着時の電池パックと接触して電池パック３を支持する。リブ１５５の高さは、電池パック３の重量、電池パックの充電用電極３２の形状等を勘案し接点の接触荷重が最適になるように設計する。

図６及び図７は、放電ホルダ１７の斜視図である。放電ホルダ１７は電池パック用ポケットの前側面及び底面を構成する部材である。スリット部１７１は接触子の位置ズレ防止及びメイン基板との接合面として機能する。爪部１７２はサブ基板１４に設けられた方形の穴若しくはキリカキに挿入されることで、放電ホルダ１７をサブ基板１４に掛止する。穴１７３は接触子１８ｃの先端を突出させるための貫通孔である。リブ１７４は装着状態の電池パック３の底面付近を支持する。リブ１７４の高さはリブ１５５の高さと同様に接触荷重が最適になるように設計される。

図８は上ケース１１の上面図、図９は上ケース１１の裏側斜視図、図１０は上ケース１１の表側斜視図である。上ケース１１は充電器ホルダ１の外形のうち、中央部が上方に膨らんだ曲面が特徴の上面、前面、背面及び左右両側面を形成するプラスティク製部材である。図９においてリブ１１１はサブ基板１４の近傍に対応する箇所に左右１個ずつ設けられ、サブ基板１４が電池パック３側（後方）に倒れるのを防ぐ。設計例として、リブ１１１の上下方向の長さ（高さ）は20〜30mm程度、幅は５〜10mm程度、厚さは１mm程度とし、サブ基板１４が正常な位置の時に、リブ１１１とサブ基板１４との間隔が０．２〜０．５mm程度となるようにする。
リブ１１２は、サブ基板１４の近傍に対応する箇所の天面に１個設けられ、サブ基板１４が無線機２側（前方）に倒れるのを防ぐ。設計例として、リブ１１２の左右の長さは30〜40mm程度、高さは10mm程度、厚さは１mm程度とし、サブ基板１４が正常な位置の時に、リブ１１２とサブ基板１４との間隔が０．２〜０．３mm程度となるようにする。なお、リブ１１１とリブ１１２の形状を入れ替えても良い。
図８においてリブ１１３は、電池パック３装着時に電池パックの背面と接触する位置に左右１個ずつ設け、電池パック３との接触面を減らすことで電池パックに傷が付くのを防ぐ。設計例として、リブ１１３の長さは電池パックが挿入される奥行き（ポケットの深さ）と同じとし、幅は２〜５mm程度とする。また、上面部は斜め形状にして電池パックをポケットに導くようにし、ポケットの入り口付近では電池パックとの間に隙間を持たせ、電池パックが充放電可能な装着位置に来たとき（半円突起部１５４と半円くぼみ部３１が嵌合したとき）にはリブと電池パック３背面との隙間が０になるようにする。
上記リブ１１１、１１２、１１３は通常のリブ同様に、型抜きできるようにテーパが必要に応じて設けられており、また射出整形品の強度を増す働きもする。
図１０において、リブ１１４は、無線機２を充電器ホルダ１に嵌合させて装着する部分であるポケットの側面を形成する。リブ１１４は、電池パックも含んだ無線機２の厚さが、無線機１自体の組立てのばらつきや電池パックの嵌合の具合により想定値より厚くなった場合でも、無線機２を装着、位置決めできるようにポケットの前後の幅を決定する。
リブ１１５は、装着状態の無線機２の底面の前側付近と接触し、位置決めの役割を果たす。リブ１１５の高さはリブ１５５の高さと同様に接触荷重が最適になるように設計される。またリブ１１４とリブ１１５はその形状を入れ替えてもよい。

図１１は、電池パック３の斜視図である。本実施例において電池パック３は、その後側半分が露出した状態で無線機２の背面に掛止されるので、電池パック３の下部には無線機２の凹部と係止するための突起、上部には無線機２の爪と掛止するための凹部を備える。また電池パック３の両側面には、充電用ホルダの半円突起部１５４と勘合する半円くぼみ部３１を設ける。また電池パック３の底面には無線機装着状態であっても露出し充電のための電気的接触を取る充電用電極３２、無線機面には無線機装着に無線機２と接触して電力を供給するとともに電池パック単体時に電池を放電させるための放電用電極３３を備える。
充電用電極３２は金めっきが施された金属板で、露出する機会が多いので電極を奥まった位置に配置している。またショートを防止するための逆流阻止ダイオードを介して電池パック３内の電池と接続されているので、充電用電極３２からは充電は出来ても放電はできないようになっている。充電用電極１３２として、電池に充電電流を供給する２端子の他に、（無線機の消費電流を除いた）充電電流や電池電圧を検出するための端子、または電池とは別に無線機２にのみ電源電流を供給する端子や、電池温度を検出するための端子などを備えていも良い。また無線機２が、電池パック３交換中であっても受信動作できるように、その内部に補助電池を備える場合、補助電池の充電用端子を設けても良い。
放電用電極３３は金めっきが施された金属板で、図４のＡ部拡大図に図示するように無線機２と容易に接触するよう、クランク状に折り曲げ加工された電極板を内側からばねで押し出して、接触面が電池パック３の外面とほぼ同じ高さに配置されるようにする。放電用電極３３は内部の電池と３段構成のフの字型電流制限回路を介して接続され、仮に電極をショートさせても電池温度が防爆規格の規定値以上にならないようにしている。

図１２は、接触子１８の斜視図であり、接触子１８ａ、ｂ及びｃに同一の部材を用いているのが本実施例の特徴である。接触子１８は、充電用電極３２若しくは放電用電極３３と接触させるための山形部１８１、及び電池パックとの接触を繰り返しても非接触状態では元の形状にもどるような湾曲部１８２を備える。また山形部１８１の頂点には半球突起部を設け、相手の電極と点接触するようになっている。無線機２若しくは電池パックの充電器ホルダ１への装着時には、接触子が擦りながら充電用電極３２若しくは放電用電極３３するため接点のセルフクリーニングが期待できる。図１４は半球突起部が無い例である。

本実施例によれば、リブ１１５、リブ１５５、リブ１７４を備え、無線機２及び電池パック３の支持構造を一部異ならせたことにより、充電用ホルダ１５や接触子１８の部品を共通にしても、無線機２及び電池パック３に最適な接触荷重を設定することができる。電池パック３と無線機２を接続する放電用電極３３を介してメモリ効果リフレッシュのための放電を行うようにし、そのための接触子１８ｃを無線機用ポケットと電池パック用ポケットに挟まれた充電器ホルダ１中心部の空間に収めるようにしたので、接触子１８ｃを他の接触子と同じ部材を利用することができる。電池パックまた、ポケットの入り口は広くし、ポケットの底まで装着されたときにはずれが生じないようにするリブ１１３を設けたので、電池パックの装着が容易になる。

実施例１の充電器ホルダ１の中央横断面図 実施例１の上ケース１１を取り外した状態の充電器ホルダ１の上面図 実施例１の上ケース１１を取り外した状態の充電器ホルダ１の左側面図 実施例１の充電ホルダ１５の斜視図 実施例１の充電ホルダ１５の斜視図 実施例１の放電ホルダ１７の斜視図 実施例１の放電ホルダ１７の斜視図 実施例１の上ケース１１の上面図 実施例１の上ケース１１の裏側斜視図 実施例１の上ケース１１の表側斜視図 実施例１の電池パック３の斜視図 実施例１の接触子１８の斜視図 最良の形態及び実施例１に係る充電器ホルダ１の斜視図 実施例１の他の例における接触子１８の斜視図

符号の説明

１：充電器ホルダ、 ２：無線機、 ３：電池パック、
１１：上ケース、 １２：下ケース、 １３：メイン基板、
１４：サブ基板、 １５：充電用ホルダ、 １６：コネクタ、
１７：放電用ホルダ、 １８：接触子

Claims (1)

1. 充電用電極と放電用電極とを略垂直な関係にある面に夫々設けた電池パックと、
   前記放電用電極を備えた面において接触するとともに前記充電用電極を包囲しないように前記電池パックを装着し、前記放電用電極から電力を供給されて動作する無線機と、を装着して充電する充電器ホルダであって、
   前記電池パックが装着された状態の前記無線機を装着して充電を行う第１のポケットと、
   前記電池パックを装着して放電及び充電を行う第２のポケットと、
   前記第１のポケットから突出し、前記充電用電極と電気的接続を確保する金属製の第１の接触子と、
   前記第２のポケットから突出し、前記充電用電極と電気的接続を確保する金属製の第２の接触子と、
   前記第２のポケットから突出し、前記放電用電極と電気的接続を確保する金属製の第３の接触子と、
   設置面に略水平に固定され、前記第１の接触子と前記第２の接触子を実装する主基板と、
   前記メイン基板に略垂直に接続され、前記第３の接触子を実装する副基板と、
   を備え、前記第１乃至第３の接触子に同一形状の部材を用いたことを特徴とする充電器ホルダ。